Çimento Endüstrisi

Çimento (İtalyanca “cemento” kelimesinden alınmıştır^]), esas olarak, doğal kalker taşları ve kil karışımının yüksek sıcaklıkta ısıtıldıktan sonra öğütülmesi ile elde edilen hidrolik bir bağlayıcı malzeme olarak tanımlanır. Çimento, esas olarak, doğal kalker taşları ve kil karışımının yüksek sıcaklıkta ısıtıldıktan sonra öğütülmesi ile elde edilen hidrolik bir bağlayıcı malzeme olarak tanımlanır. Hidrolik bağlayıcı maddeler, su ile reaksiyonu sonucu sert bir kütle oluşturduktan sonra su içersinde dağılmayan, sertliğini ve mukavemetini muhafaza eden veya artıran bağlayıcı maddelerdir. Diğer bağlayıcı maddeler gibi çimentolar da, CaO, MgO gibi alkalin öğeler ve SiO₂, Al₂O₃ ve Fe₂O₃ gibi hidrolik öğelerden oluşur. Alkalin ve hidrolik öğelerin oranları da bağlayıcı maddenin niteliğini belirler. Çimento tanelerinin göz açıklığı 5 ila 90 mikron arasındadır.

Çimento Üretiminin Tarihçesi

Çimento sektörü; başlıca silisyum, kalsiyum, alüminyum, demir oksitlerini içeren ham maddelerin teknolojik metotlarla sinterleşme derecesine kadar pişirilmesi ile elde edilen yarı mamül madde “klinker”in, tek veya daha fazla cins katkı maddesi ile öğütülmesi yoluyla üretilen hidrolik bağlayıcıları içeren bir sektördür.

Türkiye’de İlk çimento fabrikası 1911 yılında tek fırınla Darıca’da kurulmuştur. 1950’li yıllara kadar Ankara, Zeytinburnu (İstanbul), Kartal (İstanbul) ve Sivas’ta çimento fabrikaları açılmıştır. 1950’den sonra Türkiye Çimento Sanayi kurulmasıyla üretim artışı sağlanmasına rağmen 1970’lere dek talep yeterli derecede karşılanmamıştır. 1978 yılı sonlarında temeli atılmış olan 15 kadar çimento fabrikası projesinin hammadde araştırmaları Devlet Planlama Teşkilatı o zaman ki ismi Maden Tetkik Arama Enstitüsü olan MTA Genel Müdürlüğü’nü görevlendirmiştir.

Portland Çimentosu nedir?

Dünyada ilk çimento üretimi 1824 yılında İngiltere’nin Leeds kentinde Joseph Aspdin tarafından ince taneli kalker ve kil karışımının pişirilmesinin ardından öğütülerek gerçekleştirilmiştir. Üretilen çimentonun özellikleri ve rengi bu Leeds’e yakın Portland isimli adadan getirilen doğal yapı taşına benzediği için adına

Portland çimentosu denilmiştir.

Çimento yeterli sıcaklıkta pişirilmediği için bazı olumsuz (yetersiz) tarafları görülmüştür. 1845 yılında Isaac Johnson isimli İngiliz, Portland çimentosunun

özelliklerini iyi pişirmeden sonra geliştirerek bugün dünyanın her tarafında kullanılır hale getirmiştir.

Çimento Üretim Aşamaları

Şekil : Çimento üretim şeması

Çimento üretimi sırasında belli aşamalardan geçmektedir. Şekil 1’de görülen çimento

üretim şemasına göre;

1. aşamada ocaklardan patlatılarak çıkarılan çeşitli hammaddeler nakil araçlarına yüklenerek

kırılmak üzere konkasörlere taşınır.

2. aşamada konkasörlerde kırılan hammaddeler ayrı ayrı stoklanır.

3. aşamada stoklardan alınan hammaddeler belli oranlarda karıştırılarak farin değirmenlerinde

öğütülür.

4. aşamada Farin adını alan karışım pişirilmek üzere farin stoklarında stoklanır.

5. aşamada ön ısıtıcılardan geçirilerek döner fırına sevk edilen farin yaklaşık 1400-1450 ⁰C sıcaklıkta pişirilir.

6. aşamada döner fırından klinker olarak çıkan yarı mamül ürün soğutucuda soğutularak klinker stok holünde stoklanır. Alçıtaşı ve üretilecek çimento cinsine uygun katkılarla çimento değirmenlerinde öğütülür.

7. aşamada çimento cinslerine göre ayrı silolarda stoklanan çimento, torbalı ve dökme çimento olarak satışa sunulur.
   

Çimento Tipleri Nelerdir?

Çimento belirli standardlara dayanılarak üretilmektedir. Avrupa ülkelerinin çoğunluğu için geçerli olacak çimento standrdlarının hazırlanmasına 1973 yılında Avrupa Standardizasyon Komitesi’nin teknik komitesi TC 51 ile başlanmıştır. Çeşitli Avrupa ülkelerinde çok sayıda çimento türünün yerel standardlara uygun olarak kullanılmakta olduğunu dikkate alan komite, genel çimentolar için hazırladığı EN 197-1 de çok sayıda çimento türüne yer vermiştir. Doğrudan Türk standardı olarak kabul edilen bu Avrupa standardı da genel amaçlı Türk çimentolarının yerini almıştır.

Yeni genel çimentolar TS EN 197-1’de “CEM Çimentosu” olarak adlandırılır.

Buna göre;
CEM Çimentosu: Hidrolik sertleşmesi öncelikle kalsiyum silikatların hidratasyonu sonucu meydana gelen ve içindeki reaktif CaO ve reakstif SiO2 toplamının kütlece en az %50 olması gereken çimentodur. Bileşimi portland çimentosu klinkeri, kalsiyum sülfat ve çeşitli mineral katkılardır.

Standarda göre CEM Çimentoları, 27 alt çeşidi kapsayan 5 ana tiptir.

CEM I: Bu grupta klinkerin sadece kalsiyum sülfat ve minör bileşen olarak ağırlıkça en fazla % 0-5 arası mineral katkı ile öğütülmesi sonucunda Portland Çimentosu elde edilir.
CEM II: Bu grupta mineral katkı miktarı % 6-35 arasındadır. Katkı türüne bağlı olarak bu gruptaki çimentolar Portland Cüruflu, Portland Puzolanlı gibi isimler de almaktadır.
CEM III: Bu grupta Yüksek Fırın Cüruflu Çimentolar bulunur. Katkı miktarı % 36-95 arasındadır.
CEM IV: Bu grupta Puzolanik Çimentolar yer alır. Bunlarda cüruf veya kalkar katkı maddesi olarak kullanılmaz. Katkı madde oranı puzolan ve uçucu kül katkıları ile birlite %11-55 arasında değişmektedir.
CEM V: Bu grupta Kompoze Çimentolar bulunur. Bunlara hem cüruf (%18-50) ve hem de puzolan ve uçucu kül (%18- 50) miktarı belirlenen sınırlar içerisinde değiştirilerek birlikte katılır, miktarları klinker oranı %20- 64 arasında kalacak şekilde ayarlanır.

Bunların haricinde gerek klinker üretimi sırasında, gerekse sonradan ilave edilen mineral katkılar sayesinde özel kullanım amaçlı olarak üretilmiş, TS EN 197-1 standardının kapsadığı 5 çeşit daha çimento bulunmaktadır. Bunlar:

Sülfatlara Dayanıklı Çimentolar: Trakalsiyum alüminat miktası sınırlanmış (max %5) olarak üretilen klinkerin kalsiyum sülfat ile birlikte öğütülmesi ile elde edilir.

Beyaz Portland Çimentosu: Özel nitelikli kil ile kireçtaşının birlikte pişirilmesiyle elde edilen beyaza yakın klinkerin bir miktar kalsiyum sülfat ile birlikte öğütülmesiyle elde edilir.

Harç Çimentosu: Dayanım gelişmesi için gerekli Portland Çimentosu Klinkeri içeren ince öğütülmüş hidrolik bağlayıcırı. İlave bileşene ihtiyaç duyulmadan sadece kum ve su karıştırılarak duvar, sıva ve kaplama işlerinde kullanıma uygun harç yapımını sağlar.
Yüksek Fırın Cürufu Katkılı, Düşük Erken Dayanımlı Çimentolar: Sınırlandırılmış hidratasyon ısısına sahip, yüksek fırın cürufu katkılı ve erken dayanımı düşük olan çimentodur.

Çok Düşük Hidratasyon Isılı Özel Çimentolar: Su ile karıştırıldığında hidratasyon reaksiyonları ve prosesler nedeniyle priz alan ve sertleşen bir hamur oluşturan, sertleşme sonrası suyun altında bile dayanımı ve kararlılığını koruyan ve geliştiren, genel çimentoların hidratasyon reaksiyonlarına sahip bir çimentodur.

Sözlük:
Hidrolik Bağlayıcı: Hidrolik bağlayıcı maddeler, su ile reaksiyonu sonucu sert bir kütle oluşturduktan sonra su içersinde dağalmayan, sertliğini ve mukavemetini muhafaza eden veya artıran bağlayici maddelerdir

Hidratasyon: Çimentonun su ile karışımından sonra başlayan kimyasal reaksiyon.

Priz: Hidratasyonun başlamasının ardından çimento ve su karışımından oluşan hamurun katılaşmasına verilen ad.

Kaynaklar

http://www.tcma.org.tr/index.php?page=icerikgoster&menuID=54

https://tr.wikipedia.org/wiki/%C3%87imento

http://www.mta.gov.tr/v2.0/birimler/redaksiyon/ekonomi-bultenleri/2012_16/223.pdf

 

Yazar : Yavuz Selim KART

Üniversite : Cumhuriyet Üniversitesi

Bölüm : Kimya Mühendisi

Dergi : Sayı 32– Sayfa 30